JP2007141962A - Semiconductor storage device and its manufacturing method - Google Patents

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Hiroaki Hazama
博顕 間
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor storage device capable of achieving a high yield and high reliability while suppressing electric short-circuit defects apt to occur between sets of wiring adjacent to each other, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: The semiconductor storage device is provided with a memory cell 10, a dummy cell 14, and a well contact 12. The memory cell 10 has a memory cell active region 20 having a minute plane pattern width and a memory cell element isolation region 18. The well contact 12 has a well contact active region 34 having a plane pattern width wider than that of the memory cell active region 20. Each plane pattern width of a dummy cell active region 38 and a dummy cell element isolation region 40 partitions the dummy cell active region 38, and is optimized in the dummy cell 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体記憶装置及びその製造方法に関し、特に半導体記憶装置におけるワード線及びダミーセル部の構造及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a structure of a word line and a dummy cell portion in the semiconductor memory device and a manufacturing method thereof.

半導体記憶装置のメモリセルアレイには、データを記憶するメモリセル部と異なって、活性領域の平面パターン幅の周期性を保てない領域が存在する(例えば、特許文献1参照。)。ここでメモリセル部の活性領域は、一般にMOSトランジスタのチャネル領域と、これを挟んで一対に配置されるソース領域及びドレイン領域とを有する。   In the memory cell array of the semiconductor memory device, there is a region where the periodicity of the planar pattern width of the active region cannot be maintained unlike the memory cell portion for storing data (see, for example, Patent Document 1). Here, the active region of the memory cell portion generally has a channel region of a MOS transistor and a source region and a drain region disposed in a pair with the channel region therebetween.

ところで上記の周期性を保てない領域としては、例えばメモリセルアレイ内のウェルコンタクト部やメモリセルアレイ端のガードリング部等の活性領域がこれに該当する。これらの部分では、コンタクト部のサイズや合わせ余裕を考慮したウェルコンタクト部や、メモリセルアレイ端での平面パターン寸法バラツキを考慮して、メモリセル部と比較してより平面パターン幅の広い活性領域が必要とされる。 By the way, as the region where the periodicity cannot be maintained, for example, an active region such as a well contact portion in the memory cell array or a guard ring portion at the end of the memory cell array corresponds to this. In these portions, the well contact portion considering the size of the contact portion and the alignment margin, and the active region having a wider plane pattern width than the memory cell portion in consideration of the variation in the plane pattern size at the memory cell array end. Needed.

上述した状況において、メモリセルアレイ内に設けられるウェルコンタクト部とメモリセル部、あるいはガードリング部とメモリセル部との間では、各々の活性領域とこれを区画する素子分離領域の各平面パターン幅の違いを調整するために通常メモリセルとしては使用しないダミーセル部が設けられる。このダミーセル部周辺では、活性領域の平面パターン幅の周期性が乱れることによりフォトリソグラフィ工程の露光の解像度が低下しやすい。 In the situation described above, between the well contact portion and the memory cell portion provided in the memory cell array, or between the guard ring portion and the memory cell portion, each planar pattern width of each active region and the element isolation region partitioning the active region is obtained. In order to adjust the difference, a dummy cell portion which is not used as a normal memory cell is provided. In the periphery of the dummy cell portion, the periodicity of the planar pattern width of the active region is disturbed, so that the exposure resolution in the photolithography process tends to be lowered.

そこで、特許文献1には、素子分離領域やワード線等の平面パターン幅(特許文献1中では、帯状の素子分離領域又はワード線等の各パターン幅に相当)を同じ幅、あるいは各々同じ幅にすること等により、平面パターン幅の周期性の乱れを回避する方法について述べられている。しかし上述したように、メモリセルアレイ内に必然的に異なる幅の平面パターンが並存する場合には、この方法を単純に適用することは困難である。 Therefore, Patent Document 1 discloses that the planar pattern widths of element isolation regions and word lines (corresponding to the pattern widths of band-shaped element isolation regions or word lines in Patent Document 1) are the same width or the same width. The method for avoiding the disturbance of the periodicity of the planar pattern width by making the above is described. However, as described above, it is difficult to simply apply this method when plane patterns having different widths necessarily exist in the memory cell array.

さらに、従来では同ダミーセル部においてもメモリセル部と同様な平面パターンを採用し、さらに同ダミーセル部に設けられた素子分離領域の平面パターン幅をメモリセル部からウェルコンタクト部やガードリング部に向かうに従い徐々に広くすることで、上記の露光の解像度低下の問題に対処している。 Further, conventionally, the same planar pattern as that of the memory cell portion is adopted also in the dummy cell portion, and the planar pattern width of the element isolation region provided in the dummy cell portion is directed from the memory cell portion to the well contact portion or the guard ring portion. By gradually widening according to the above, the problem of the resolution reduction of the exposure is dealt with.

ところで、電気的に書き換え可能な不揮発性半導体記憶装置のメモリセル領域においては、浮遊ゲート電極と制御ゲート電極との間の結合容量を増加させるために、浮遊ゲート電極の上面のみならずその側壁部分も容量素子領域として利用している。そのため、前記メモリセル領域においては浮遊ゲート電極の上端部よりも同浮遊ゲート電極に隣接する素子分離膜の上端部が低くなる構造とし、浮遊ゲート電極と同素子分離膜の上方で段差部が生じる構造となっている。 By the way, in the memory cell region of the electrically rewritable nonvolatile semiconductor memory device, in order to increase the coupling capacitance between the floating gate electrode and the control gate electrode, not only the upper surface of the floating gate electrode but also its side wall portion. Is also used as a capacitor element region. Therefore, in the memory cell region, the upper end portion of the element isolation film adjacent to the floating gate electrode is lower than the upper end portion of the floating gate electrode, and a step portion is generated above the floating gate electrode and the element isolation film. It has a structure.

一方、上述したダミーセル部の素子分離領域では、当該領域の平面パターン幅がメモリセル部と比較して広くなっている。そのため、前記素子分離領域の上部に設けられる制御ゲート電極用の導電性ポリシリコンの上端部に凹部が発生する。さらに導電性ポリシリコンの上部に設けられる制御ゲート電極用のゲート配線(例えばWSi)においては、前述の凹部周辺と比較してこの凹部の深さに応じてゲート配線の膜厚がより厚く形成される。 On the other hand, in the element isolation region of the dummy cell portion described above, the planar pattern width of the region is wider than that of the memory cell portion. Therefore, a recess is generated at the upper end portion of the conductive polysilicon for the control gate electrode provided above the element isolation region. Further, in the gate wiring for the control gate electrode (for example, WSi) provided on the upper portion of the conductive polysilicon, the thickness of the gate wiring is formed thicker in accordance with the depth of the recess as compared with the periphery of the recess. The

上述したような凹部では、ゲート配線やその下に設けられた導電性ポリシリコンを加工してワード線(すなわち制御ゲート電極)を形成する際にゲート配線や導電性ポリシリコンの加工残りが発生しやすく、結果として互いに隣り合うワード線間で電気的短絡不良を引き起こす危険性が非常に高くなってしまう。
特開2000−49316号公報
In the concave portion as described above, when the gate line and the conductive polysilicon provided thereunder are processed to form a word line (that is, a control gate electrode), a processing residue of the gate line and the conductive polysilicon is generated. As a result, there is a very high risk of causing an electrical short circuit failure between adjacent word lines.
JP 2000-49316 A

本発明は、隣り合う配線間で起こりやすい電気的短絡不良を抑制し、高歩留り及び高信頼性を実現できる半導体記憶装置及びその製造方法を提供する。 The present invention provides a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same that can suppress electrical short-circuit defects that are likely to occur between adjacent wirings, and can achieve high yield and high reliability.

本発明の一態様は、半導体基板と、前記半導体基板の表面側に設けられた第一の平面パターン幅を有する第一活性領域と、前記半導体基板の表面側に前記第一活性領域と離間して設けられ且つ前記第一の平面パターン幅よりも広い第二の平面パターン幅を有する第二活性領域と、前記半導体基板の表面側に前記第一活性領域と前記第二活性領域との間に設けられ且つ第三の平面パターン幅を有する第三活性領域と、前記第一活性領域上に第一絶縁膜を介して形成された第一ゲート電極と、前記第二活性領域上に第一絶縁膜を介して形成された第二ゲート電極と、前記第三活性領域上に第一絶縁膜を介して形成された第三ゲート電極と、前記第一活性領域間に設けられ、上端部を有する第一素子分離領域と、前記第三活性領域と隣接して設けられ、上端部を有する第二素子分離領域と、前記第一ゲート電極上、及び前記第二ゲート電極上、及び前記第三ゲート電極上、及び前記第ニ素子分離領域上に設けられた第二絶縁膜とを備え、前記第一ゲート電極、及び前記第二ゲート電極、及び前記第三ゲート電極の各上端部と前記第二素子分離領域の上端部とが同一平面上に位置し、前記半導体基板の裏面から前記第一素子分離領域の上端部までの距離が前記半導体基板の裏面から前記第ニ素子分離領域の上端部までの距離より短いことを特徴としている。 One embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate, a first active region having a first planar pattern width provided on a surface side of the semiconductor substrate, and a first active region spaced apart from the first active region on the surface side of the semiconductor substrate. And a second active region having a second planar pattern width wider than the first planar pattern width, and between the first active region and the second active region on the surface side of the semiconductor substrate A third active region having a third planar pattern width, a first gate electrode formed on the first active region via a first insulating film, and a first insulation on the second active region. A second gate electrode formed through the film, a third gate electrode formed on the third active region through the first insulating film, and provided between the first active region and having an upper end portion Provided adjacent to the first element isolation region and the third active region. A second element isolation region having an upper end, and a second insulation provided on the first gate electrode, on the second gate electrode, on the third gate electrode, and on the second element isolation region. Each of the first gate electrode, the second gate electrode, and the third gate electrode and an upper end portion of the second element isolation region are located on the same plane, and the semiconductor substrate. The distance from the back surface of the first element isolation region to the upper end portion of the first element isolation region is shorter than the distance from the back surface of the semiconductor substrate to the upper end portion of the second element isolation region.

また、本発明の他の一態様は、半導体基板の表面上に第一絶縁膜を形成する工程と、前記第一絶縁膜上にゲート電極層を形成する工程と、前記ゲート電極層上に第二絶縁膜を形成する工程と、前記第二絶縁膜をパターニングする工程と、パターニングされた前記第二絶縁膜をマスクとして前記ゲート電極層、及び前記第一絶縁膜、及び前記半導体基板の一部を除去し、第一の平面パターン幅を有する第一活性予定領域と隣接した第一素子分離領域用溝と、前記第一の平面パターン幅よりも広い第二の平面パターン幅を有する第二活性予定領域と隣接した第二素子分離領域用溝を形成する工程と、前記第一及び第二素子分離領域用溝の内部に絶縁物を埋め込む工程と、前記第一及び第二素子分離領域用溝の内部に夫々に埋め込まれた前記絶縁物を一部除去し、前記第一及び第二素子分離領域用溝の内部に夫々に埋め込まれた前記絶縁物の上端部の前記半導体基板裏面からの高さを前記ゲート電極層上端部の前記半導体基板裏面からの高さと同一となるように形成する工程と、前記第一素子分離領域用溝の内部に埋め込まれた前記絶縁物を更に除去し前記第一素子分離領域用溝に埋め込まれた前記絶縁物の上端部の前記半導体基板裏面からの高さを前記ゲート電極上端部と前記第一絶縁膜上端部との間に位置するように形成する工程とを備えることを特徴としている。 Another embodiment of the present invention includes a step of forming a first insulating film on a surface of a semiconductor substrate, a step of forming a gate electrode layer on the first insulating film, and a step of forming a gate electrode layer on the gate electrode layer. Forming a second insulating film; patterning the second insulating film; using the patterned second insulating film as a mask; the gate electrode layer; the first insulating film; and part of the semiconductor substrate A first element isolation region groove adjacent to the first active planned region having the first planar pattern width, and a second active having a second planar pattern width wider than the first planar pattern width Forming a second element isolation region groove adjacent to a predetermined region; embedding an insulator in the first and second element isolation region grooves; and the first and second element isolation region grooves. The insulators embedded in the interior of each The height of the upper end portion of the insulator embedded in the first and second element isolation region trenches from the back surface of the semiconductor substrate is set to the height of the semiconductor substrate at the upper end portion of the gate electrode layer. Forming the same height from the back surface, and further removing the insulator embedded in the first element isolation region trench and removing the insulator embedded in the first element isolation region trench Forming a height of an upper end portion of the object from the back surface of the semiconductor substrate between the upper end portion of the gate electrode and the upper end portion of the first insulating film.

本発明によれば、隣り合う配線間で起こりやすい電気的短絡不良を抑制し、高歩留り及び高信頼性を実現できる半導体記憶装置及びその製造方法を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device and a manufacturing method thereof that can suppress electrical short-circuit defects that are likely to occur between adjacent wirings, and can achieve high yield and high reliability.

以下、本発明の実施例を説明する。 Examples of the present invention will be described below.

本発明による半導体記憶装置及びその製造方法の実施例1を図1から図6を用いて説明する。 A semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この実施例1では、第一の平面パターン幅を有する第一活性領域はメモリセル部10のメモリセル活性領域20であり、第一素子分離領域は、このメモリセル活性領域20間に設けられたメモリセル素子分離領域18である。又、第二の平面パターン幅を有する第二活性領域はウェルコンタクト部12のウェルコンタクト活性領域34である。又、第三活性領域は前記第一活性領域(メモリセル活性領域20)と前記第二活性領域(ウェルコンタクト活性領域34)との間に位置しダミーセル部14を構成する第三活性領域(ダミーセル活性領域38)である。又、第二素子分離領域は前記第三活性領域(ダミーセル活性領域38)に隣接するダミーセル素子分離領域40である。 In the first embodiment, the first active region having the first planar pattern width is the memory cell active region 20 of the memory cell unit 10, and the first element isolation region is provided between the memory cell active regions 20. This is a memory cell element isolation region 18. The second active region having the second planar pattern width is the well contact active region 34 of the well contact portion 12. The third active region is located between the first active region (memory cell active region 20) and the second active region (well contact active region 34), and constitutes a third active region (dummy cell) constituting the dummy cell portion 14. Active region 38). The second element isolation region is a dummy cell element isolation region 40 adjacent to the third active region (dummy cell active region 38).

ここで、メモリセル活性領域20は、MOSトランジスタのチャネル領域と、これを挟んでゲート長方向に一対に配置されるソース領域及びドレイン領域とを有する。また第一絶縁膜と第二絶縁膜は、それぞれ酸化膜22とONO(Oxide−Nitride−Oxide)膜等の浮遊ゲートと制御ゲートとの間のゲート間絶縁膜26である。また、酸化膜22は、メモリセル部10においてトンネル酸化膜として用いられる。 Here, the memory cell active region 20 includes a channel region of a MOS transistor and a source region and a drain region that are disposed in a pair in the gate length direction with the channel region therebetween. The first insulating film and the second insulating film are an inter-gate insulating film 26 between a control gate and a floating gate such as an oxide film 22 and an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film, respectively. The oxide film 22 is used as a tunnel oxide film in the memory cell unit 10.

図1は、本発明の実施例1である半導体記憶装置のメモリセルアレイの主要部を示す図であり、(a)はその平面図、(b)は(a)の線A−Aに沿った断面図である。 1A and 1B are diagrams showing main parts of a memory cell array of a semiconductor memory device that is Embodiment 1 of the present invention, where FIG. 1A is a plan view thereof, and FIG. 1B is taken along line AA in FIG. It is sectional drawing.

図1に示すように、同半導体記憶装置は、データを記憶するメモリセル部10と、半導体基板16内に設けられたウェルの電位を制御するためのウェルコンタクト部12と、メモリセル部10とウェルコンタクト部12との間に設けられ、且つメモリセルとして使用されないダミーセル部14とを有する。 As shown in FIG. 1, the semiconductor memory device includes a memory cell unit 10 for storing data, a well contact unit 12 for controlling the potential of a well provided in a semiconductor substrate 16, a memory cell unit 10, A dummy cell portion 14 is provided between the well contact portion 12 and not used as a memory cell.

メモリセル部10は、微細な平面パターン幅のメモリセル活性領域20及びメモリセル素子分離領域18を有する。またウェルコンタクト部12は、メモリセル活性領域20よりも平面パターン幅の広いウェルコンタクト活性領域34を有する。 The memory cell unit 10 includes a memory cell active region 20 and a memory cell element isolation region 18 having a fine planar pattern width. The well contact portion 12 has a well contact active region 34 having a wider planar pattern width than the memory cell active region 20.

ダミーセル部14では、下記に記載されるようにダミーセル活性領域38及びこれを区画するダミーセル素子分離領域40の各々の平面パターン幅が最適化されている。すなわち、ダミーセル部14では、メモリセル部10と、メモリセル部10の周期的平面パターンに対してその周期性を乱すウェルコンタクト部12との間で、フォトリソグラフィ工程のパターン解像度を低下させない様に平面パターン幅が調整されている。 In the dummy cell section 14, as described below, the planar pattern widths of the dummy cell active region 38 and the dummy cell element isolation region 40 partitioning the dummy cell active region 38 are optimized. That is, in the dummy cell portion 14, the pattern resolution in the photolithography process is not lowered between the memory cell portion 10 and the well contact portion 12 that disturbs the periodicity of the periodic plane pattern of the memory cell portion 10. The plane pattern width is adjusted.

ダミーセル部14では、ダミーセル素子分離領域40の平面パターン幅が、メモリセル素子分離領域18の平面パターン幅よりも広くなる部分が設けられている。 The dummy cell portion 14 is provided with a portion where the planar pattern width of the dummy cell element isolation region 40 is wider than the planar pattern width of the memory cell element isolation region 18.

メモリセル部10は、半導体基板16上でメモリセル素子分離領域18により分離されたメモリセル活性領域20の表面に酸化膜22(この実施例1のメモリセル部では、トンネル酸化膜として機能する)を介して形成された浮遊ゲート電極24を有する。この浮遊ゲート電極24上にONO(Oxide−Nitride−Oxide)膜等のゲート間絶縁膜26を介して順次形成された導電性ポリシリコン28及びゲート配線30とを有する。この導電性ポリシリコン28及びゲート配線30の積層膜から、制御ゲート電極31(すなわちワード線)は構成されている。また、ゲート配線30は、例えばWSiにより形成されている。 The memory cell unit 10 has an oxide film 22 on the surface of the memory cell active region 20 separated by the memory cell element isolation region 18 on the semiconductor substrate 16 (in the memory cell unit of the first embodiment, functions as a tunnel oxide film). The floating gate electrode 24 is formed through the gap. A conductive polysilicon 28 and a gate wiring 30 are sequentially formed on the floating gate electrode 24 via an inter-gate insulating film 26 such as an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film. A control gate electrode 31 (that is, a word line) is composed of the laminated film of the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30. The gate wiring 30 is made of, for example, WSi.

ここで、メモリセル素子分離領域18は、メモリセル素子分離溝48に酸化膜等のメモリセル素子分離膜50を埋め込まれて成る。また半導体基板16の裏面からメモリセル部のメモリセル素子分離溝48に埋め込まれたメモリセル素子分離膜50の上端部までの距離が、半導体基板16の裏面から浮遊ゲート電極24の上端部までの距離より短く構成されている。また浮遊ゲート電極24上に設けられるゲート間絶縁膜26は、浮遊ゲート電極24の側壁にも接するように設けられ、同時にゲート間絶縁膜26上に設けられる導電性ポリシリコン28は隣接する2つの浮遊ゲート電極24の間、即ちメモリセル素子分離領域18上にも埋め込まれるように形成されている。 Here, the memory cell element isolation region 18 is formed by embedding a memory cell element isolation film 50 such as an oxide film in the memory cell element isolation trench 48. The distance from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the memory cell element isolation film 50 embedded in the memory cell element isolation groove 48 of the memory cell portion is from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the floating gate electrode 24. It is configured to be shorter than the distance. The intergate insulating film 26 provided on the floating gate electrode 24 is provided so as to be in contact with the side wall of the floating gate electrode 24, and at the same time, the conductive polysilicon 28 provided on the intergate insulating film 26 includes two adjacent polysilicons. It is formed so as to be buried between the floating gate electrodes 24, that is, also on the memory cell element isolation region 18.

これにより、メモリセル部10内のメモリセル32(図1(a)に記載)では、浮遊ゲート電極24と制御ゲート電極31との間で対向面積が増えるため、両ゲートの間でより大きな結合容量を得ることができる。 As a result, in the memory cell 32 (described in FIG. 1A) in the memory cell unit 10, since the facing area increases between the floating gate electrode 24 and the control gate electrode 31, a larger coupling between both gates. Capacity can be obtained.

ここで、図1(a)に示すメモリセル32は、半導体基板16の表面に設けられたチャネル領域(メモリセル活性領域20の制御ゲート電極31下部)とこれを挟んでゲート長方向に一対に配置されるソース領域32A及びドレイン領域32Bとを有するメモリセル活性領域20を備える。更に、メモリセル32は、メモリセル活性領域20上に酸化膜22を介して形成された浮遊ゲート電極24と、同浮遊ゲート電極24上にONO膜等のゲート間絶縁膜26を介して形成された制御ゲート電極31とを有するメモリセルトランジスタである。 Here, the memory cell 32 shown in FIG. 1A is paired with a channel region (below the control gate electrode 31 of the memory cell active region 20) provided on the surface of the semiconductor substrate 16 and a pair in the gate length direction across the channel region. A memory cell active region 20 having a source region 32A and a drain region 32B to be disposed is provided. Further, the memory cell 32 is formed on the memory cell active region 20 via an oxide film 22 and on the floating gate electrode 24 via an inter-gate insulating film 26 such as an ONO film. The memory cell transistor has a control gate electrode 31.

また、ウェルコンタクト部12は、半導体基板16上でメモリセル活性領域20より平面パターン幅の広いウェルコンタクト活性領域34を備える。更に、ウェルコンタクト部12は、ウェルコンタクト活性領域34上に酸化膜22を介して形成された、メモリ動作には使用されないウェルコンタクト部ダミー電極36と、このウェルコンタクト部ダミー電極36の上にONO膜等のゲート間絶縁膜26を介して形成された制御ゲート電極31が通過している。またウェルコンタクト活性領域34は、ウェル電位を固定するために図示しないいずれかの位置でコンタクトがとられている。 Further, the well contact portion 12 includes a well contact active region 34 having a wider planar pattern width than the memory cell active region 20 on the semiconductor substrate 16. Further, the well contact portion 12 is formed on the well contact active region 34 via the oxide film 22 and is not used for the memory operation. The well contact portion dummy electrode 36 is formed on the well contact portion dummy electrode 36. A control gate electrode 31 formed through an intergate insulating film 26 such as a film passes therethrough. The well contact active region 34 is in contact at any position (not shown) in order to fix the well potential.

また、ダミーセル部14は、ウェルコンタクト部12とメモリセル部10との間に位置し、平面パターン幅の異なる複数のダミーセル活性領域38を有し、さらにダミーセル活性領域38上においてメモリセル部10と同様な断面構造を有する。また、ダミーセル部14は、各々平面パターン幅の異なる複数のダミーセル素子分離領域40(ダミーセル素子分離溝49とこれに埋め込まれたダミーセル素子分離膜51とからなる)を有する。通常、ダミーセル部14では、このダミーセル素子分離領域40の平面パターン幅が、メモリセル部10のメモリセル素子分離領域18の平面パターン幅よりも広い部分が設けられている。 The dummy cell part 14 is located between the well contact part 12 and the memory cell part 10 and has a plurality of dummy cell active regions 38 having different plane pattern widths. It has a similar cross-sectional structure. The dummy cell section 14 includes a plurality of dummy cell element isolation regions 40 (consisting of dummy cell element isolation grooves 49 and dummy cell element isolation films 51 embedded therein) each having a different planar pattern width. Normally, the dummy cell portion 14 is provided with a portion where the planar pattern width of the dummy cell element isolation region 40 is wider than the planar pattern width of the memory cell element isolation region 18 of the memory cell portion 10.

ここで、ダミーセル部14ではダミーセル部ダミー電極42(メモリ動作には使用されない)の上端部がダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部と実質同一平面上に位置するように形成されている。そのため、ダミーセル素子分離領域40とダミーセル部ダミー電極42との両表面を覆うように形成されたゲート間絶縁膜26は、ほぼ平坦な膜構造を有する。さらに、この平坦なゲート間絶縁膜26上に順次設けられた導電性ポリシリコン28及びゲート配線30も結果的に平坦な膜構造を有する。 Here, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 (not used for the memory operation) is positioned substantially on the same plane as the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49. Is formed. Therefore, the intergate insulating film 26 formed so as to cover both surfaces of the dummy cell element isolation region 40 and the dummy cell portion dummy electrode 42 has a substantially flat film structure. Further, the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30 sequentially provided on the flat inter-gate insulating film 26 also have a flat film structure.

但し、ダミーセル部14では、ダミーセル部ダミー電極42の上端部がダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部と完全に同一平面上に位置するように形成されている必要は必ずしもない。すなわちゲート配線30(例えばWSi)の膜厚がほぼ均一になる程度に段差が軽減されていればよい。 However, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 needs to be formed so as to be completely flush with the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49. Not necessarily. That is, the level difference may be reduced to such an extent that the film thickness of the gate wiring 30 (for example, WSi) becomes substantially uniform.

次に、上記実施例1の半導体記憶装置の製造方法を説明する。図2から図6は、製造方法の工程を説明するための図であり、上記図1に対応している。各図において、(a)は夫々の工程における半導体記憶装置主要部の状態を示す平面図であり、(b)は(a)の線A−Aに沿った断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor memory device of Example 1 will be described. 2 to 6 are diagrams for explaining the steps of the manufacturing method and correspond to FIG. 1 described above. In each drawing, (a) is a plan view showing the state of the main part of the semiconductor memory device in each step, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a).

図2に示すように、半導体基板16上に、酸化膜からなる絶縁膜23、及び導電性ポリシリコンからなる導電膜25、及び窒化膜44、及び酸化膜46がこの順序で堆積される。その後、フォトリソグラフィ工程により形成されたレジストマスク(図示せず)を用いて酸化膜46をRIE法によりパターンニング加工する。ここで、メモリセル部10において絶縁膜23はトンネル絶縁膜として用いられる。また、絶縁膜23、及び導電膜25の各膜厚は、それぞれ例えば約7〜9ナノメートル(ここでは、8ナノメートル)、及び約150ナノメートルである。 As shown in FIG. 2, an insulating film 23 made of an oxide film, a conductive film 25 made of conductive polysilicon, a nitride film 44, and an oxide film 46 are deposited on the semiconductor substrate 16 in this order. Thereafter, the oxide film 46 is patterned by the RIE method using a resist mask (not shown) formed by a photolithography process. Here, in the memory cell unit 10, the insulating film 23 is used as a tunnel insulating film. Moreover, each film thickness of the insulating film 23 and the electrically conductive film 25 is respectively about 7-9 nanometer (here 8 nanometer) and about 150 nanometer, respectively.

次に、レジストマスクを剥離した後、先に加工された酸化膜46をマスクとして、窒化膜44、及び導電膜25、及び絶縁膜23、及び半導体基板16をRIE法により順次エッチングして半導体基板16内にパターン幅の異なるメモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49を形成する。 Next, after removing the resist mask, the nitride film 44, the conductive film 25, the insulating film 23, and the semiconductor substrate 16 are sequentially etched by the RIE method using the previously processed oxide film 46 as a mask. The memory cell element isolation trenches 48 and the dummy cell element isolation trenches 49 having different pattern widths are formed in 16.

ここで、メモリセル部10及びダミーセル部14の酸化膜46のパターン幅は、いずれも例えば55ナノメートル前後であり、一方、ウェルコンタクト部12の酸化膜46のパターン幅は、例えば180ナノメートル程度である。また、メモリセル部10のメモリセル素子分離溝48のパターン幅は、例えば55ナノメートル前後であり、一方、ダミーセル部14のダミーセル素子分離溝49のパターン幅は、ウェルコンタクト部12に向かうに従って例えば約60ナノメートル、約90ナノメートル、約120ナノメートル程度となっている。またメモリセル素子分離溝48,及びダミーセル素子分離溝49の半導体基板表面からの深さは、例えば約200ナノメートル程度である。 Here, the pattern width of the oxide film 46 in the memory cell portion 10 and the dummy cell portion 14 is about 55 nanometers, for example, while the pattern width of the oxide film 46 in the well contact portion 12 is about 180 nanometers, for example. It is. The pattern width of the memory cell element isolation groove 48 of the memory cell unit 10 is, for example, around 55 nanometers, while the pattern width of the dummy cell element isolation groove 49 of the dummy cell unit 14 is, for example, as it goes to the well contact unit 12 It is about 60 nanometers, about 90 nanometers, and about 120 nanometers. The depth of the memory cell element isolation groove 48 and the dummy cell element isolation groove 49 from the semiconductor substrate surface is, for example, about 200 nanometers.

次に、図3に示すように、メモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49を埋め込んでさらに窒化膜44の表面を覆うように例えば酸化膜を形成した後、例えばCMP(Chemical Mechanical Polishing)法により、酸化膜で覆われたこの状態での半導体記憶装置の表面を平坦化し、導電膜25上の窒化膜44上部まで削り込む。その後、窒化膜44をマスクとしてRIE法によりメモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49に各々埋め込まれた酸化膜からなるメモリセル素子分離膜50、及びダミーセル素子分離膜51をその上端部が導電膜25の上端部と実質同一平面上に位置するようにエッチバックする。   Next, as shown in FIG. 3, for example, an oxide film is formed so as to fill the memory cell element isolation trench 48 and the dummy cell element isolation trench 49 and further cover the surface of the nitride film 44, and then, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing) ) Method, the surface of the semiconductor memory device in this state covered with the oxide film is flattened and etched to the top of the nitride film 44 on the conductive film 25. Thereafter, the memory cell element isolation groove 48 and the dummy cell element isolation film 51 made of an oxide film embedded in the memory cell element isolation groove 48 and the dummy cell element isolation groove 49, respectively, by the RIE method using the nitride film 44 as a mask. Is etched back so as to be positioned on substantially the same plane as the upper end of the conductive film 25.

図2の実施例では、窒化膜44の加工マスクとして酸化膜46を用いているが、この酸化膜46の替わりにレジスト膜を加工マスクとして用いても良い。 In the embodiment of FIG. 2, the oxide film 46 is used as a processing mask for the nitride film 44, but a resist film may be used as a processing mask instead of the oxide film 46.

次に、図4に示すように、ダミーセル部14及びウェルコンタクト部12の窒化膜44とダミーセル部14のダミーセル素子分離膜51の表面を覆うようにレジストマスク52を形成する。このレジストマスク52を用いてRIE法により、メモリセル部10のメモリセル素子分離溝48に埋め込まれたメモリセル素子分離膜50を、半導体基板16の裏面からメモリセル素子分離膜50の上端部までの距離が、半導体基板16の裏面からメモリセル部10の導電膜25の上端部までの距離より短く構成されるようにエッチバックする。 Next, as shown in FIG. 4, a resist mask 52 is formed so as to cover the surfaces of the nitride film 44 of the dummy cell part 14 and the well contact part 12 and the dummy cell element isolation film 51 of the dummy cell part 14. Using this resist mask 52, the memory cell element isolation film 50 embedded in the memory cell element isolation trench 48 of the memory cell portion 10 is transferred from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the memory cell element isolation film 50 by RIE. Etchback is performed so that the distance between the back surface of the semiconductor substrate 16 and the upper end portion of the conductive film 25 of the memory cell portion 10 is shorter than the distance between the back surface of the semiconductor substrate 16 and the upper surface of the conductive film 25.

この時、レジストマスク52で覆われたダミーセル部14では、ダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51がエッチングされないため、その結果、半導体基板16の裏面からメモリセル部10のメモリセル素子分離膜50の上端部までの距離が、半導体基板16の裏面からダミーセル部14のダミーセル素子分離膜51の上端部までの距離よりも短く構成される。また上述のように形成されたメモリセル素子分離領域18、及びダミーセル素子分離領域40は、いずれも一般にSTI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域と呼ばれる。 At this time, in the dummy cell portion 14 covered with the resist mask 52, the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49 is not etched. As a result, the memory cell of the memory cell portion 10 is exposed from the back surface of the semiconductor substrate 16. The distance to the upper end portion of the element isolation film 50 is configured to be shorter than the distance from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 of the dummy cell portion 14. The memory cell element isolation region 18 and the dummy cell element isolation region 40 formed as described above are generally called element isolation regions having an STI (Shallow Trench Isolation) structure.

レジストマスク52と窒化膜44を除去した後、図5に示すように、導電膜25とメモリセル素子分離領域18、及びダミーセル素子分離領域40の表面を覆うように、例えば酸化膜、窒化膜、酸化膜がこの順にそれぞれ例えば5ナノメートルnm、8ナノメートル、5ナノメートルの膜厚で堆積される。図5においてゲート間絶縁膜26は、これら酸化膜、窒化膜、酸化膜が積層された膜(ONO膜)である。   After removing the resist mask 52 and the nitride film 44, as shown in FIG. 5, for example, an oxide film, a nitride film, or the like is formed so as to cover the surfaces of the conductive film 25, the memory cell element isolation region 18, and the dummy cell element isolation region 40. Oxide films are deposited in this order, for example, with a thickness of 5 nm, 8 nm, and 5 nm, respectively. In FIG. 5, an inter-gate insulating film 26 is a film (ONO film) in which these oxide films, nitride films, and oxide films are stacked.

次に、図6に示すように、ゲート間絶縁膜26の表面を覆うように不純物を添加された膜厚約100ナノメートルの導電性ポリシリコン28と膜厚約100ナノメートルのゲート配線30がこの順序で堆積される。ゲート配線30は、例えばWSiを用いて形成されている。 Next, as shown in FIG. 6, conductive polysilicon 28 having a thickness of about 100 nanometers and a gate wiring 30 having a thickness of about 100 nanometers doped with impurities so as to cover the surface of the intergate insulating film 26 are formed. Deposited in this order. The gate wiring 30 is formed using, for example, WSi.

ここで、先に図5で示した導電膜25は、メモリセル部10、及びウェルコンタクト部12、及びダミーセル部14の各々において以下のような最終形態となる。すなわち、メモリセル部10の導電膜25は、浮遊ゲート電極24となる。また、ウェルコンタクト部12の導電膜25は、メモリ動作には使用されないウェルコンタクト部ダミー電極36となる。また、ダミーセル部14の導電膜25は、メモリ動作には使用されないダミーセル部ダミー電極42となる。また、絶縁膜23は、例えば酸化膜22からなり、特にメモリセル部10ではトンネル酸化膜として用いられる。 Here, the conductive film 25 previously shown in FIG. 5 has the following final form in each of the memory cell portion 10, the well contact portion 12, and the dummy cell portion 14. That is, the conductive film 25 of the memory cell unit 10 becomes the floating gate electrode 24. Further, the conductive film 25 of the well contact portion 12 becomes a well contact portion dummy electrode 36 that is not used for the memory operation. Further, the conductive film 25 of the dummy cell portion 14 becomes a dummy cell portion dummy electrode 42 that is not used for the memory operation. The insulating film 23 is made of, for example, an oxide film 22 and is used as a tunnel oxide film particularly in the memory cell unit 10.

ここで、ダミーセル部14では、ダミーセル部ダミー電極42の上端部とダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部とが実質同一平面上に位置するように形成されている。その結果、導電性ポリシリコン28とその上に形成されたゲート配線30は共にほぼ平坦な膜構造となる。 Here, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 and the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49 are formed on substantially the same plane. As a result, both the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30 formed thereon have a substantially flat film structure.

但し、ダミーセル部14では、ダミーセル部ダミー電極42の上端部がダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部と完全に同一平面上に位置するように形成されている必要は必ずしもない。すなわち、ゲート配線30の膜厚がほぼ均一になる程度に、段差が軽減されていればよい。 However, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 needs to be formed so as to be completely flush with the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49. Not necessarily. That is, it is only necessary that the step is reduced to such an extent that the film thickness of the gate wiring 30 is almost uniform.

この後、通常の半導体記憶装置の製造工程に従って、ゲート配線30及び導電性ポリシリコン28からなる制御ゲート電極31に対してワード線としての加工を行えば、図1に示した状態の半導体記憶装置となる。 Thereafter, according to the normal manufacturing process of the semiconductor memory device, if the control gate electrode 31 made of the gate wiring 30 and the conductive polysilicon 28 is processed as a word line, the semiconductor memory device in the state shown in FIG. It becomes.

上記のように構成された実施例1の半導体記憶装置及びその製造方法では、ダミーセル部14において、ダミーセル部ダミー電極42の上端部とダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部とが実質同一平面上に位置するように形成されている。その結果、導電性ポリシリコン28とその上に形成されたゲート配線30は共にほぼ平坦な膜構造となり、これらをワード線として加工する際に隣り合うワード線間に加工残りを発生することがない。 In the semiconductor memory device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment configured as described above, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell element dummy electrode 42 and the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49 are used. The part is formed so as to be located on substantially the same plane. As a result, both the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30 formed thereon have a substantially flat film structure, and no processing residue is generated between adjacent word lines when these are processed as word lines. .

また、メモリセル部10では浮遊ゲート電極24の側壁部にもゲート間絶縁膜26を介して導電性ポリシリコンが配設されているため、浮遊ゲート電極24の側壁部も浮遊ゲート電極24と制御ゲート電極31との間の結合容量成分として利用することができる。 In the memory cell portion 10, conductive polysilicon is also disposed on the side wall portion of the floating gate electrode 24 via the inter-gate insulating film 26, so that the side wall portion of the floating gate electrode 24 is also controlled with the floating gate electrode 24. It can be used as a coupling capacitance component between the gate electrode 31 and the gate electrode 31.

従って、本発明の実施例1によれば、隣り合うワード線間で起きやすかった電気的短絡不良を抑制でき、高歩留り及び高信頼性を実現できる半導体記憶装置及びその製造方法を提供できる。 Therefore, according to the first embodiment of the present invention, it is possible to provide a semiconductor memory device and a method for manufacturing the same that can suppress electrical short-circuit defects that are likely to occur between adjacent word lines and can achieve high yield and high reliability.

本発明による半導体記憶装置及びその製造方法の実施例2を図7から図12を用いて説明する。 Second Embodiment A semiconductor memory device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to FIGS.

この実施例2の各図においては、実施例1の半導体記憶装置及びその製造方法の説明において使用した図1から図6で示す各部と対応する部分には同一の番号・符号が付されている。 In each drawing of the second embodiment, parts corresponding to those shown in FIGS. 1 to 6 used in the description of the semiconductor memory device of the first embodiment and the manufacturing method thereof are denoted by the same reference numerals and symbols. .

上記の実施例1では、ウェルコンタクト部12及びその周辺部分に本発明が適用されているが、この実施例2では、ガードリング部13及びその周辺部分に本発明が適用されている。 In the first embodiment, the present invention is applied to the well contact portion 12 and its peripheral portion. In the second embodiment, the present invention is applied to the guard ring portion 13 and its peripheral portion.

この実施例2では、第一の平面パターン幅を有する第一活性領域はメモリセル部10のメモリセル活性領域20であり、第一素子分離領域は、このメモリセル活性領域20間に設けられたメモリセル素子分離領域18である。又、第二の平面パターン幅を有する第二活性領域はガードリング部13のガードリング活性領域35である。又、第三活性領域は前記第一活性領域(メモリセル活性領域20)と前記第二活性領域(ガードリング活性領域35)との間に位置しダミーセル部14を構成する第三活性領域(ダミーセル活性領域38)であり、第二素子分離領域は前記第三活性領域(ダミーセル活性領域38)に隣接するダミーセル素子分離領域40である。 In the second embodiment, the first active region having the first planar pattern width is the memory cell active region 20 of the memory cell unit 10, and the first element isolation region is provided between the memory cell active regions 20. This is a memory cell element isolation region 18. The second active region having the second planar pattern width is the guard ring active region 35 of the guard ring portion 13. The third active region is located between the first active region (memory cell active region 20) and the second active region (guard ring active region 35), and constitutes a third active region (dummy cell) constituting the dummy cell portion 14. The second element isolation region is a dummy cell element isolation region 40 adjacent to the third active region (dummy cell active region 38).

ここで、メモリセル活性領域20は、MOSトランジスタのチャネル領域と、これを挟んでゲート長方向に一対に配置されるソース領域32A及びドレイン領域32Bとを有する。また、第一絶縁膜と第二絶縁膜は、それぞれ酸化膜22(メモリセル部10では、トンネル酸化膜として機能する)とONO(Oxide−Nitride−Oxide)膜等の浮遊ゲートと制御ゲートとの間のゲート間絶縁膜26である。 Here, the memory cell active region 20 includes a channel region of a MOS transistor and a source region 32A and a drain region 32B arranged in a pair in the gate length direction with the channel region therebetween. The first insulating film and the second insulating film are formed of floating gates such as an oxide film 22 (which functions as a tunnel oxide film in the memory cell unit 10) and an ONO (Oxide-Nitride-Oxide) film, respectively, and a control gate. An inter-gate insulating film 26 between them.

図7は、本発明の実施例2に係る半導体記憶装置のメモリセルアレイの主要部を示す図であり、(a)はその平面図、(b)は(a)の線A−Aに沿った断面図である。 7A and 7B are diagrams showing the main part of the memory cell array of the semiconductor memory device according to the second embodiment of the present invention, where FIG. 7A is a plan view thereof, and FIG. 7B is along the line AA of FIG. It is sectional drawing.

図7に示すように、同半導体記憶装置は、データを記憶するメモリセル部10と、メモリセルアレイ端でのパターン寸法バラツキを緩和するためのガードリング部13と、メモリセル部10とガードリング部13との間に設けられ且つメモリセルとして使用されないダミーセル部14とを有する。 As shown in FIG. 7, the semiconductor memory device includes a memory cell unit 10 for storing data, a guard ring unit 13 for reducing variations in pattern dimensions at the end of the memory cell array, a memory cell unit 10 and a guard ring unit. 13 and a dummy cell portion 14 that is not used as a memory cell.

メモリセル部10は、微細な平面パターン幅のメモリセル活性領域20及びメモリセル素子分離領域18を有する。また、ガードリング部13は、メモリセル活性領域20よりも平面パターン幅の広いガードリング活性領域35を有する。 The memory cell unit 10 includes a memory cell active region 20 and a memory cell element isolation region 18 having a fine planar pattern width. The guard ring portion 13 has a guard ring active region 35 having a wider planar pattern width than the memory cell active region 20.

ダミーセル部14では、下記に記載されるようにダミーセル活性領域38及びこれを区画するダミーセル素子分離領域40の各々の平面パターン幅が最適化されている。すなわち、ダミーセル部14では、メモリセル部10と、メモリセル部10の周期的平面パターンに対してその周期性を乱すガードリング部13との間で、フォトリソグラフィ工程のパターン解像度を低下させない様に平面パターン幅が調整されている。 In the dummy cell section 14, as described below, the planar pattern widths of the dummy cell active region 38 and the dummy cell element isolation region 40 partitioning the dummy cell active region 38 are optimized. That is, in the dummy cell portion 14, the pattern resolution of the photolithography process is not lowered between the memory cell portion 10 and the guard ring portion 13 that disturbs the periodicity of the periodic plane pattern of the memory cell portion 10. The plane pattern width is adjusted.

このダミーセル部14では、ダミーセル素子分離領域40の平面パターン幅が、メモリセル素子分離領域18の平面パターン幅よりも広くなる部分が設けられている。 The dummy cell portion 14 is provided with a portion where the planar pattern width of the dummy cell element isolation region 40 is wider than the planar pattern width of the memory cell element isolation region 18.

メモリセル部10は、半導体基板16上でメモリセル素子分離領域18により分離されたメモリセル活性領域20の表面に酸化膜22を介して形成された浮遊ゲート電極24を備える。ここで、酸化膜22はメモリセル部10においてトンネル酸化膜として機能する。更に、メモリセル部10は、この浮遊ゲート電極24上にONO膜等のゲート間絶縁膜26を介して順次形成された導電性ポリシリコン28及びゲート配線30とを有する。この導電性ポリシリコン28及びゲート配線30の積層膜から、制御ゲート電極31は構成されている。また、ゲート配線30は、例えばWSiを用いて形成されている。 The memory cell unit 10 includes a floating gate electrode 24 formed on the surface of a memory cell active region 20 separated by a memory cell element isolation region 18 on a semiconductor substrate 16 via an oxide film 22. Here, the oxide film 22 functions as a tunnel oxide film in the memory cell unit 10. Further, the memory cell unit 10 includes conductive polysilicon 28 and a gate wiring 30 which are sequentially formed on the floating gate electrode 24 via an inter-gate insulating film 26 such as an ONO film. The control gate electrode 31 is composed of a laminated film of the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30. Further, the gate wiring 30 is formed using, for example, WSi.

ここで、メモリセル素子分離領域18はメモリセル素子分離溝48に酸化膜等のメモリセル素子分離膜50を埋め込まれて成る。また、半導体基板16の裏面からメモリセル素子分離溝48に埋め込まれたメモリセル素子分離膜50の上端部までの距離が、半導体基板16の裏面から浮遊ゲート電極24の上端部までの距離より短く構成されている。また、浮遊ゲート電極24上に設けられたゲート間絶縁膜26は、浮遊ゲート電極24の側壁にも接するように設けられ、同時にゲート間絶縁膜26上に設けられる導電性ポリシリコン28は隣接する2つの浮遊ゲート電極24の間、即ちメモリセル素子分離領域18上にも埋め込まれるように形成されている。 Here, the memory cell element isolation region 18 is formed by embedding a memory cell element isolation film 50 such as an oxide film in the memory cell element isolation trench 48. The distance from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the memory cell element isolation film 50 embedded in the memory cell element isolation trench 48 is shorter than the distance from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the floating gate electrode 24. It is configured. Further, the intergate insulating film 26 provided on the floating gate electrode 24 is provided so as to be in contact with the side wall of the floating gate electrode 24, and at the same time, the conductive polysilicon 28 provided on the intergate insulating film 26 is adjacent. It is formed so as to be buried between the two floating gate electrodes 24, that is, also on the memory cell element isolation region 18.

これにより、メモリセル部10内のメモリセル32(図7(a)に記載)では、浮遊ゲート電極24と制御ゲート電極31との間で対向面積が増えるため、両ゲートの間でより大きな結合容量を得ることができる。 As a result, in the memory cell 32 (described in FIG. 7A) in the memory cell unit 10, since the opposing area increases between the floating gate electrode 24 and the control gate electrode 31, a larger coupling between both gates. Capacity can be obtained.

ここで、図7(a)に示すメモリセル32は、半導体基板16の表面に設けられたチャネル領域(メモリ活性領域20の制御ゲート電極31下部)とこれを挟んでゲート長方向に一対に配置されるソース領域32A及びドレイン領域32Bとを有するメモリセル活性領域20を備える。更に、メモリセル32は、メモリセル活性領域20上に酸化膜22を介して形成された浮遊ゲート電極24と、同浮遊ゲート電極24上にONO膜等のゲート間絶縁膜26を介して形成された制御ゲート電極31とを有するメモリセルトランジスタである。 Here, the memory cells 32 shown in FIG. 7A are paired in the gate length direction with a channel region (below the control gate electrode 31 in the memory active region 20) provided on the surface of the semiconductor substrate 16 interposed therebetween. A memory cell active region 20 having a source region 32A and a drain region 32B. Further, the memory cell 32 is formed on the memory cell active region 20 via an oxide film 22 and on the floating gate electrode 24 via an inter-gate insulating film 26 such as an ONO film. The memory cell transistor has a control gate electrode 31.

また、ガードリング部13は、半導体基板16上でダミーセル素子分離領域40とガードリング素子分離領域41とにより分離され、且つメモリセル活性領域20より平面パターン幅の広いガードリング活性領域35を備えている。更に、ガードリング部13は、ガードリング活性領域35上に酸化膜22を介して形成されたガードリング部ダミー電極37と、このガードリング部ダミー電極37上にONO膜等のゲート間絶縁膜26を介して形成された制御ゲート電極31が通過している。このガードリング部ダミー電極37は、メモリ動作には用いられない。 The guard ring portion 13 includes a guard ring active region 35 that is separated by the dummy cell element isolation region 40 and the guard ring element isolation region 41 on the semiconductor substrate 16 and has a wider planar pattern width than the memory cell active region 20. Yes. Further, the guard ring portion 13 includes a guard ring portion dummy electrode 37 formed on the guard ring active region 35 via the oxide film 22, and an inter-gate insulating film 26 such as an ONO film on the guard ring portion dummy electrode 37. The control gate electrode 31 formed via the is passing therethrough. The guard ring portion dummy electrode 37 is not used for the memory operation.

また、ダミーセル部14は、ガードリング部13とメモリセル部10との間に位置し、平面パターン幅の異なる複数のダミーセル活性領域38を有する。更にダミーセル部14は、ダミーセル活性領域38上においてメモリセル部10と同様な断面構造を有する。またダミーセル部14は、各々平面パターン幅の異なるダミーセル素子分離領域40(ダミーセル素子分離溝49とこれに埋め込まれたダミーセル素子分離膜51とからなる)を有する。通常、ダミーセル部14では、このダミーセル素子分離領域40の平面パターン幅が、メモリセル部10のメモリセル素子分離領域18の平面パターン幅よりも広い部分が設けられている。 The dummy cell unit 14 includes a plurality of dummy cell active regions 38 that are located between the guard ring unit 13 and the memory cell unit 10 and have different plane pattern widths. Further, the dummy cell portion 14 has a cross-sectional structure similar to that of the memory cell portion 10 on the dummy cell active region 38. The dummy cell section 14 includes dummy cell element isolation regions 40 (consisting of dummy cell element isolation grooves 49 and dummy cell element isolation films 51 embedded therein) each having a different planar pattern width. Normally, the dummy cell portion 14 is provided with a portion where the planar pattern width of the dummy cell element isolation region 40 is wider than the planar pattern width of the memory cell element isolation region 18 of the memory cell portion 10.

ここで、ダミーセル部14では、ダミーセル部ダミー電極42の上端部がダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部と実質同一平面上に位置するように形成されている。そのため、ダミーセル素子分離領域40とダミーセル部ダミー電極42との両表面を覆うように形成されたゲート間絶縁膜26は、ほぼ平坦な膜構造を有する。さらに、このほぼ平坦なゲート間絶縁膜26上に順次設けられた導電性ポリシリコン28及びゲート配線30も、結果的にほぼ平坦な膜構造を有する。 Here, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 is formed so as to be substantially flush with the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49. Therefore, the intergate insulating film 26 formed so as to cover both surfaces of the dummy cell element isolation region 40 and the dummy cell portion dummy electrode 42 has a substantially flat film structure. Furthermore, the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30 sequentially provided on the substantially flat inter-gate insulating film 26 also have a substantially flat film structure as a result.

但し、ダミーセル部14では、ダミーセル部ダミー電極42の上端部がダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部と完全に同一平面上に位置するように形成されている必要は必ずしもない。ゲート配線30(例えばWSi)の膜厚がほぼ均一になる程度に段差が軽減されていればよい。 However, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 needs to be formed so as to be completely flush with the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49. Not necessarily. It is only necessary that the step is reduced to such an extent that the film thickness of the gate wiring 30 (for example, WSi) becomes substantially uniform.

次に、上記実施例2の半導体記憶装置の製造方法を説明する。図8から図12は、製造方法の工程を説明するための図であり、上記図7に対応している。各図において、(a)は夫々の工程における半導体記憶装置主要部の状態を示す平面図であり、(b)は(a)の線A−Aに沿った断面図である。 Next, a method for manufacturing the semiconductor memory device of Example 2 will be described. 8 to 12 are diagrams for explaining the steps of the manufacturing method and correspond to FIG. 7 described above. In each drawing, (a) is a plan view showing the state of the main part of the semiconductor memory device in each step, and (b) is a cross-sectional view taken along line AA in (a).

図8に示すように、半導体基板16上に、酸化膜からなる絶縁膜23、及び導電性ポリシリコンからなる導電膜25、及び窒化膜44、及び酸化膜46がこの順序で堆積される。その後、フォトリソグラフィ工程により形成されたレジストマスク(図示せず)で酸化膜46をRIE法により加工する。ここで、絶縁膜23は、メモリセル部10においてトンネル絶縁膜として用いられる。また、絶縁膜23、及び導電膜25の各膜厚は、それぞれ例えば約7〜9ナノメートル(ここでは、8ナノメートル)、及び約150ナノメートルである。 As shown in FIG. 8, an insulating film 23 made of an oxide film, a conductive film 25 made of conductive polysilicon, a nitride film 44, and an oxide film 46 are deposited on the semiconductor substrate 16 in this order. Thereafter, the oxide film 46 is processed by the RIE method using a resist mask (not shown) formed by a photolithography process. Here, the insulating film 23 is used as a tunnel insulating film in the memory cell unit 10. Moreover, each film thickness of the insulating film 23 and the electrically conductive film 25 is respectively about 7-9 nanometer (here 8 nanometer) and about 150 nanometer, respectively.

次に、レジストマスクを剥離した後、先に加工された酸化膜46をマスクとして、窒化膜44、及び導電膜25、絶縁膜23、及び半導体基板16をRIE法により順次エッチングして半導体基板16内にパターン幅の異なるメモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53を形成する。 Next, after removing the resist mask, the nitride film 44, the conductive film 25, the insulating film 23, and the semiconductor substrate 16 are sequentially etched by the RIE method using the previously processed oxide film 46 as a mask. A memory cell element isolation groove 48, a dummy cell element isolation groove 49, and a guard ring element isolation groove 53 having different pattern widths are formed therein.

ここで、メモリセル部10及びダミーセル部14の酸化膜46のパターン幅は、いずれも例えば55ナノメートル前後であり、一方ガードリング部13の酸化膜46のパターン幅は、例えば500ナノメートル程度である。また、メモリセル部10のメモリセル素子分離溝48のパターン幅は、例えば55ナノメートル前後であり、一方ダミーセル部14のダミーセル素子分離溝49のパターン幅は、ガードリング部13に向かうに従って例えば約60ナノメートル、約90ナノメートル、約120ナノメートル程度となっている。また、メモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53の半導体基板表面からの深さは、例えば200ナノメートル程度である。 Here, the pattern width of the oxide film 46 in the memory cell portion 10 and the dummy cell portion 14 is about 55 nanometers, for example, while the pattern width of the oxide film 46 in the guard ring portion 13 is about 500 nanometers, for example. is there. The pattern width of the memory cell element isolation groove 48 of the memory cell unit 10 is, for example, around 55 nanometers, while the pattern width of the dummy cell element isolation groove 49 of the dummy cell unit 14 is about, for example, approximately toward the guard ring unit 13. It is about 60 nanometers, about 90 nanometers, and about 120 nanometers. The depth of the memory cell element isolation groove 48, the dummy cell element isolation groove 49, and the guard ring element isolation groove 53 from the semiconductor substrate surface is, for example, about 200 nanometers.

次に、図9に示すように、メモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53を埋め込んでさらに窒化膜44の表面を覆うように例えば酸化膜を形成した後、例えばCMP法により、酸化膜で覆われたこの状態での半導体記憶装置の表面を平坦化し、導電膜25上の窒化膜44の上部まで削り込む。その後、窒化膜44をマスクとしてRIE法によりメモリセル素子分離溝48、及びダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53に各々埋め込まれたメモリセル素子分離膜50、及びダミーセル素子分離膜51、及びガードリング素子分離膜54をその上端部が導電膜25の上端部と実質同一平面上に位置するようにエッチバックする。   Next, as shown in FIG. 9, for example, an oxide film is formed so as to fill the memory cell element isolation groove 48, the dummy cell element isolation groove 49, and the guard ring element isolation groove 53 and further cover the surface of the nitride film 44. Thereafter, the surface of the semiconductor memory device in this state covered with an oxide film is flattened by, for example, a CMP method, and etched to the top of the nitride film 44 on the conductive film 25. Thereafter, the memory cell element isolation groove 48, the dummy cell element isolation groove 49, and the guard ring element isolation groove 53 respectively embedded in the memory cell element isolation groove 48 and the dummy cell element isolation film 51 by the RIE method using the nitride film 44 as a mask. Then, the guard ring element isolation film 54 is etched back so that the upper end portion thereof is positioned substantially on the same plane as the upper end portion of the conductive film 25.

次に、図10に示すように、ダミーセル部14、及びガードリング部13の窒化膜44とダミーセル部14のダミーセル素子分離膜51、及びガードリング素子分離膜54の表面を覆うようにレジストマスク52を形成する。このレジストマスク52を用いてRIE法により、メモリセル部10のメモリセル素子分離溝48に埋め込まれたメモリセル素子分離膜50を、半導体基板16の裏面からメモリセル素子分離膜50の上端部までの距離が、半導体基板16の裏面から浮遊ゲート電極24の上端部までの距離より短く構成されるようにエッチバックする。 Next, as shown in FIG. 10, the resist mask 52 covers the surfaces of the dummy cell portion 14, the nitride film 44 of the guard ring portion 13, the dummy cell element isolation film 51 of the dummy cell portion 14, and the guard ring element isolation film 54. Form. Using this resist mask 52, the memory cell element isolation film 50 embedded in the memory cell element isolation trench 48 of the memory cell portion 10 is transferred from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the memory cell element isolation film 50 by RIE. Etchback is performed so that the distance is shorter than the distance from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end of the floating gate electrode 24.

この時、レジストマスク52で覆われたダミーセル部14及びガードリング部13では、ダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53に各々埋め込まれたダミーセル素子分離膜51、及びガードリング素子分離膜54がエッチングされないため、その結果、半導体基板16の裏面からメモリセル部10のメモリセル素子分離溝48に埋め込まれたメモリセル素子分離膜50の上端部までの距離が、半導体基板16の裏面からダミーセル部14及びガードリング部13のダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53に夫々埋め込まれたダミーセル素子分離膜51、及びガードリング素子分離膜54の上端部までの距離よりも短く構成される。 At this time, in the dummy cell portion 14 and the guard ring portion 13 covered with the resist mask 52, the dummy cell element isolation film 49 and the guard ring element isolation film embedded in the dummy cell element isolation groove 49 and the guard ring element isolation groove 53, respectively. As a result, the distance from the back surface of the semiconductor substrate 16 to the upper end portion of the memory cell element isolation film 50 embedded in the memory cell element isolation groove 48 of the memory cell unit 10 is The dummy cell element 14 and the guard ring element 13 have a dummy cell element isolation groove 49, a dummy cell element isolation film 51 embedded in the guard ring element isolation groove 53, and a distance shorter than the upper end of the guard ring element isolation film 54. Is done.

また、上述のように形成されたメモリセル素子分離領域18、及びダミーセル素子分離領域40、及びガードリング素子分離領域41は、いずれも一般にSTI(Shallow Trench Isolation)構造の素子分離領域と呼ばれる。 In addition, the memory cell element isolation region 18, the dummy cell element isolation region 40, and the guard ring element isolation region 41 formed as described above are generally referred to as an element isolation region having an STI (Shallow Trench Isolation) structure.

レジストマスク52と窒化膜44を除去した後、図11に示すように、導電性ポリシリコンからなる導電膜25とメモリセル素子分離領域18、及びダミーセル素子分離領域40、及びガードリング素子分離領域41の表面を覆うように、例えば酸化膜、窒化膜、酸化膜がこの順にそれぞれ例えば5ナノメートルnm、8ナノメートル、5ナノメートルの膜厚で堆積される。図11においてゲート間絶縁膜26は、これら酸化膜、窒化膜、酸化膜が積層された膜(ONO膜)である。   After removing the resist mask 52 and the nitride film 44, as shown in FIG. 11, the conductive film 25 made of conductive polysilicon, the memory cell element isolation region 18, the dummy cell element isolation region 40, and the guard ring element isolation region 41. For example, an oxide film, a nitride film, and an oxide film are deposited in this order in thicknesses of 5 nm, 8 nm, and 5 nm, respectively. In FIG. 11, an inter-gate insulating film 26 is a film (ONO film) in which these oxide films, nitride films, and oxide films are stacked.

次に、図12に示すように、ゲート間絶縁膜26の表面を覆うように不純物を添加された膜厚約100ナノメートルの導電性ポリシリコン28と膜厚約100ナノメートルのゲート配線30(例えば、ここではWSi)がこの順序で堆積される。ゲート配線30は、例えばWSiを用いて形成されている。 Next, as shown in FIG. 12, conductive polysilicon 28 having a thickness of about 100 nanometers doped with impurities so as to cover the surface of the inter-gate insulating film 26 and a gate wiring 30 having a thickness of about 100 nanometers ( For example, here WSi) is deposited in this order. The gate wiring 30 is formed using, for example, WSi.

ここで、先に図11で示した導電膜25は、メモリセル部10、及びガードリング部13、及びダミーセル部14の各々において以下のような最終形態となる。すなわち、メモリセル部10の導電膜25は、浮遊ゲート電極24となる。また、ガードリング部13の導電膜25は、メモリ動作には使用されないガードリング部ダミー電極37となる。また、ダミーセル部14の導電膜25は、メモリ動作には使用されないダミーセル部ダミー電極42となる。また、絶縁膜23は、例えば酸化膜22からなり、特にメモリセル部10ではトンネル酸化膜として用いられる。 Here, the conductive film 25 previously shown in FIG. 11 has the following final form in each of the memory cell portion 10, the guard ring portion 13, and the dummy cell portion 14. That is, the conductive film 25 of the memory cell unit 10 becomes the floating gate electrode 24. Further, the conductive film 25 of the guard ring portion 13 serves as a guard ring portion dummy electrode 37 that is not used for the memory operation. Further, the conductive film 25 of the dummy cell portion 14 becomes a dummy cell portion dummy electrode 42 that is not used for the memory operation. The insulating film 23 is made of, for example, an oxide film 22 and is used as a tunnel oxide film particularly in the memory cell unit 10.

ここで、ダミーセル部14及びガードリング部13では、ダミーセル部ダミー電極42、及びガードリング部ダミー電極37の各上端部とダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53に夫々埋め込まれたダミーセル素子分離膜51、ガードリング素子分離膜54の上端部とが実質同一平面上に位置するように形成されている。その結果、導電性ポリシリコン28とその上に形成されたゲート配線30は共にほぼ平坦な膜構造となる。 Here, in the dummy cell portion 14 and the guard ring portion 13, dummy cells embedded in the dummy cell portion dummy electrode 42, the upper end portions of the guard ring portion dummy electrode 37, the dummy cell element isolation groove 49, and the guard ring element isolation groove 53, respectively. The element isolation film 51 and the guard ring element isolation film 54 are formed so as to be positioned on substantially the same plane. As a result, both the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30 formed thereon have a substantially flat film structure.

但し、ダミーセル部14では、ダミーセル部ダミー電極42の上端部がダミーセル素子分離溝49に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51の上端部と完全に同一平面上に位置するように形成されている必要は必ずしもない。ゲート配線30の膜厚がほぼ均一になる程度に、段差が軽減されていればよい。 However, in the dummy cell portion 14, the upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 needs to be formed so as to be completely flush with the upper end portion of the dummy cell element isolation film 51 embedded in the dummy cell element isolation groove 49. Not necessarily. It is only necessary that the step is reduced to such an extent that the film thickness of the gate wiring 30 is almost uniform.

この後、通常の半導体記憶装置の製造工程に従って、ゲート配線30及び導電性ポリシリコン28の積層膜からなる制御ゲート電極31に対してワード線としての加工を行えば、図7に示した状態の半導体記憶装置となる。 Thereafter, if the control gate electrode 31 formed of the laminated film of the gate wiring 30 and the conductive polysilicon 28 is processed as a word line in accordance with the normal manufacturing process of the semiconductor memory device, the state shown in FIG. A semiconductor memory device is obtained.

上記のように構成された実施例2の半導体記憶装置及びその製造方法では、ダミーセル部14及びガードリング部13において、ダミーセル部ダミー電極42、及びガードリング部ダミー電極37の各上端部とダミーセル素子分離溝49、及びガードリング素子分離溝53の夫々に埋め込まれたダミーセル素子分離膜51、及びガードリング素子分離膜54の上端部とが実質同一平面上に位置するように形成されている。その結果、導電性ポリシリコン28とその上に形成されたゲート配線30は共にほぼ平坦な膜構造となり、これらをワード線として加工する際に隣り合うワード線間に加工残りを発生することがない。 In the semiconductor memory device and the manufacturing method thereof according to the second embodiment configured as described above, in the dummy cell portion 14 and the guard ring portion 13, each upper end portion of the dummy cell portion dummy electrode 42 and the guard ring portion dummy electrode 37 and the dummy cell element. The isolation groove 49 and the dummy cell element isolation film 51 embedded in each of the guard ring element isolation grooves 53 and the upper end portion of the guard ring element isolation film 54 are formed so as to be located on substantially the same plane. As a result, both the conductive polysilicon 28 and the gate wiring 30 formed thereon have a substantially flat film structure, and no processing residue is generated between adjacent word lines when these are processed as word lines. .

また、メモリセル部10では浮遊ゲート電極24の側壁部にもゲート間絶縁膜26を介して導電性ポリシリコンが配設されているため、浮遊ゲート電極24の側壁部も浮遊ゲート電極24と制御ゲート電極31との間の結合容量成分として利用することができる。 In the memory cell portion 10, conductive polysilicon is also disposed on the side wall portion of the floating gate electrode 24 via the inter-gate insulating film 26, so that the side wall portion of the floating gate electrode 24 is also controlled with the floating gate electrode 24. It can be used as a coupling capacitance component between the gate electrode 31 and the gate electrode 31.

従って、この実施例によれば、隣り合うワード線間で起きやすかった電気的短絡不良が抑制され、高歩留り及び高信頼性の半導体記憶装置及びその製造方法を実現できる。 Therefore, according to this embodiment, it is possible to suppress an electrical short-circuit failure that is likely to occur between adjacent word lines, and to realize a semiconductor memory device having a high yield and high reliability and a method for manufacturing the same.

本発明は、上述したような各実施例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。上述した実施例では、異なる幅を有する複数の活性領域上にワード線が設けられる場合について説明したが、このような場合に限らずビット線等、他の配線を形成する際にも適用することができる。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. In the above-described embodiments, the case where the word lines are provided on a plurality of active regions having different widths has been described. However, the present invention is not limited to such a case, and the present invention can also be applied when forming other wirings such as bit lines. Can do.

また、例えば実施例1及び2では、浮遊ゲート電極を有する不揮発性の半導体記憶装置及びその製造方法で説明したが、これ以外にDRAM等の揮発性の半導体記憶装置においても本発明を実施することは可能である。その場合には、実施例1及び2で用いられたトンネル酸化膜と浮遊ゲート電極をDRAMで通常用いられるゲート絶縁膜とゲート電極に置き換えて考えればよい。 Further, for example, in the first and second embodiments, the nonvolatile semiconductor memory device having the floating gate electrode and the manufacturing method thereof have been described. However, the present invention is also applied to a volatile semiconductor memory device such as a DRAM. Is possible. In that case, the tunnel oxide film and the floating gate electrode used in the first and second embodiments may be replaced with a gate insulating film and a gate electrode normally used in a DRAM.

また、実施例1及び2においてメモリセルアレイ内のダミーセル部にSTI構造の素子分離領域を形成する際に、同じ工程で周辺回路のトランジスタの素子分離領域を形成することも可能である。これにより半導体記憶装置の製造工程数を削減することができる。   In the first and second embodiments, when the element isolation region having the STI structure is formed in the dummy cell portion in the memory cell array, the element isolation region of the peripheral circuit transistor can be formed in the same process. Thereby, the number of manufacturing processes of the semiconductor memory device can be reduced.

本発明の実施例1である半導体記憶装置のメモリセルアレイの主要部を示す図であり、(a)はその平面図、(b)は(a)の線A−Aに沿った断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the principal part of the memory cell array of the semiconductor memory device which is Example 1 of this invention, (a) is the top view, (b) is sectional drawing along line AA of (a). . 図1の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 1, in which FIG. 図1の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 1, in which FIG. 図1の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 1, in which FIG. 図1の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 1, in which FIG. 図1の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。2A and 2B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 1, in which FIG. 本発明の実施例2である半導体記憶装置のメモリセルアレイの主要部を示す図であり、(a)はその平面図、(b)は(a)の線A−Aに沿った断面図である。4A and 4B are diagrams showing a main part of a memory cell array of a semiconductor memory device that is Embodiment 2 of the present invention, where FIG. 5A is a plan view thereof, and FIG. . 図7の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。8A and 8B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 7, in which FIG. 図7の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。8A and 8B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 7, in which FIG. 図7の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。8A and 8B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 7, in which FIG. 図7の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。8A and 8B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 7, in which FIG. 図7の半導体記憶装置の一製造工程を示す図であり、(a)はその平面図、(b)はその断面図である。8A and 8B are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor memory device of FIG. 7, in which FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 メモリセル部
12 ウェルコンタクト部
14 ダミーセル部
16 半導体基板
18 メモリセル素子分離領域
20 メモリセル活性領域
22 酸化膜
23 絶縁膜
24 浮遊ゲート電極
25 導電膜
26 ゲート間絶縁膜
28 導電性ポリシリコン
30 ゲート配線
31 制御ゲート電極
32 メモリセル
32A ソース領域
32B ドレイン領域
34 ウェルコンタクト活性領域
36 ウェルコンタクト部ダミー電極
38 ダミーセル活性領域
40 ダミーセル素子分離領域
42 ダミーセル部ダミー電極
48 メモリセル素子分離溝
49 ダミーセル素子分離溝
50 メモリセル素子分離膜
51 ダミーセル素子分離膜
10 memory cell portion 12 well contact portion 14 dummy cell portion 16 semiconductor substrate 18 memory cell element isolation region 20 memory cell active region 22 oxide film 23 insulating film 24 floating gate electrode 25 conductive film 26 intergate insulating film 28 conductive polysilicon 30 gate Wiring 31 Control gate electrode 32 Memory cell 32A Source region 32B Drain region 34 Well contact active region 36 Well contact part dummy electrode 38 Dummy cell active region 40 Dummy cell element isolation region 42 Dummy cell part dummy electrode 48 Memory cell element isolation groove 49 Dummy cell element isolation groove 50 Memory cell element isolation film 51 Dummy cell element isolation film

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板の表面側に設けられた第一の平面パターン幅を有する第一活性領域と、
前記半導体基板の表面側に前記第一活性領域と離間して設けられ且つ前記第一の平面パターン幅よりも広い第二の平面パターン幅を有する第二活性領域と、
前記半導体基板の表面側に前記第一活性領域と前記第二活性領域との間に設けられ且つ第三の平面パターン幅を有する第三活性領域と、
前記第一活性領域上に第一絶縁膜を介して形成された第一ゲート電極と、
前記第二活性領域上に第一絶縁膜を介して形成された第二ゲート電極と、
前記第三活性領域上に第一絶縁膜を介して形成された第三ゲート電極と、
前記第一活性領域間に設けられ、上端部を有する第一素子分離領域と、
前記第三活性領域と隣接して設けられ、上端部を有する第二素子分離領域と、
前記第一ゲート電極上、及び前記第二ゲート電極上、及び前記第三ゲート電極上、及び前記第ニ素子分離領域上に設けられた第二絶縁膜とを備え、
前記第一ゲート電極、及び前記第二ゲート電極、及び前記第三ゲート電極の各上端部と前記第二素子分離領域の上端部とが同一平面上に位置し、前記半導体基板の裏面から前記第一素子分離領域の上端部までの距離が前記半導体基板の裏面から前記第ニ素子分離領域の上端部までの距離より短いことを特徴とする半導体記憶装置。
A semiconductor substrate;
A first active region having a first planar pattern width provided on the surface side of the semiconductor substrate;
A second active region provided on the surface side of the semiconductor substrate and spaced apart from the first active region and having a second planar pattern width wider than the first planar pattern width;
A third active region provided between the first active region and the second active region on the surface side of the semiconductor substrate and having a third planar pattern width;
A first gate electrode formed on the first active region via a first insulating film;
A second gate electrode formed on the second active region via a first insulating film;
A third gate electrode formed on the third active region via a first insulating film;
A first element isolation region provided between the first active regions and having an upper end;
A second element isolation region provided adjacent to the third active region and having an upper end;
A second insulating film provided on the first gate electrode, on the second gate electrode, on the third gate electrode, and on the second element isolation region;
The upper end portions of the first gate electrode, the second gate electrode, and the third gate electrode and the upper end portion of the second element isolation region are positioned on the same plane, and the first gate electrode, the second gate electrode, and the third gate electrode A semiconductor memory device, wherein a distance to an upper end portion of one element isolation region is shorter than a distance from a back surface of the semiconductor substrate to an upper end portion of the second element isolation region.
前記第一及び第二素子分離領域はSTI構造からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体記憶装置。   2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the first and second element isolation regions have an STI structure. 前記第一活性領域はメモリセル活性領域であり、且つ前記第二活性領域はウェルコンタクト活性領域又はガードリング活性領域のいずれか一方であり、且つ前記第三活性領域はダミーセル活性領域であることを特徴とする請求項2に記載の半導体記憶装置。 The first active region is a memory cell active region, the second active region is either a well contact active region or a guard ring active region, and the third active region is a dummy cell active region. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein: 半導体基板の表面上に第一絶縁膜を形成する工程と、
前記第一絶縁膜上にゲート電極層を形成する工程と、
前記ゲート電極層上に第二絶縁膜を形成する工程と、
前記第二絶縁膜をパターニングする工程と、
パターニングされた前記第二絶縁膜をマスクとして前記ゲート電極層、及び前記第一絶縁膜、及び前記半導体基板の一部を除去し、第一の平面パターン幅を有する第一活性予定領域と隣接した第一素子分離領域用溝と、前記第一の平面パターン幅よりも広い第二の平面パターン幅を有する第二活性予定領域と隣接した第二素子分離領域用溝を形成する工程と、
前記第一及び第二素子分離領域用溝の内部に絶縁物を埋め込む工程と、
前記第一及び第二素子分離領域用溝の内部に夫々に埋め込まれた前記絶縁物を一部除去し、前記第一及び第二素子分離領域用溝の内部に夫々に埋め込まれた前記絶縁物の上端部の前記半導体基板裏面からの高さを前記ゲート電極層上端部の前記半導体基板裏面からの高さと同一となるように形成する工程と、
前記第一素子分離領域用溝の内部に埋め込まれた前記絶縁物を更に除去し前記第一素子分離領域用溝に埋め込まれた前記絶縁物の上端部の前記半導体基板裏面からの高さを前記ゲート電極上端部と前記第一絶縁膜上端部との間に位置するように形成する工程とを備えることを特徴とする半導体記憶装置の製造方法。
Forming a first insulating film on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a gate electrode layer on the first insulating film;
Forming a second insulating film on the gate electrode layer;
Patterning the second insulating film;
Using the patterned second insulating film as a mask, the gate electrode layer, the first insulating film, and a part of the semiconductor substrate are removed and adjacent to the first active planned region having the first planar pattern width Forming a first element isolation region groove and a second element isolation region groove adjacent to a second active planned region having a second planar pattern width wider than the first planar pattern width;
Embedding an insulator inside the first and second element isolation region trenches;
The insulator embedded in the first and second element isolation region grooves is partially removed, and the insulator embedded in the first and second element isolation region grooves, respectively. Forming a height from the back surface of the semiconductor substrate to be the same as a height from the back surface of the semiconductor substrate of the upper end portion of the gate electrode layer;
The insulator embedded in the first element isolation region trench is further removed, and the height of the upper end portion of the insulator embedded in the first element isolation region trench from the back surface of the semiconductor substrate is determined. And a step of forming the gate electrode so as to be positioned between the upper end portion of the gate electrode and the upper end portion of the first insulating film.
前記第一絶縁膜は第一のシリコン酸化膜であり、且つ前記ゲート電極層は浮遊ゲート電極層であり、且つ前記第二絶縁膜はシリコン窒化膜、またはシリコン窒化膜と第二のシリコン酸化膜との積層膜のいずれかであり、且つ前記第一活性予定領域はメモリセル活性予定領域であり、且つ前記第二活性予定領域はダミーセル活性予定領域であり、
更に、前記第一素子分離領域用溝上、前記浮遊ゲート電極層上、及び前記第二素子分離領域用溝上にゲート間絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート間絶縁膜上に制御ゲート電極層を形成する工程とを備えることを特徴とする請求項4に記載の半導体記憶装置の製造方法。
The first insulating film is a first silicon oxide film, the gate electrode layer is a floating gate electrode layer, and the second insulating film is a silicon nitride film, or a silicon nitride film and a second silicon oxide film And the first active planned region is a memory cell active planned region, and the second active planned region is a dummy cell active planned region,
And forming an inter-gate insulating film on the first element isolation region trench, on the floating gate electrode layer, and on the second element isolation region trench;
The method of manufacturing a semiconductor memory device according to claim 4, further comprising: forming a control gate electrode layer on the inter-gate insulating film.
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